Малярию можно выявить, основываясь на анализе летучих веществ, которые выделяет кожа человека. Исследователи из Швейцарии, Кении и США обнаружили, что у здоровых и зараженных малярийным плазмодием людей отличаются химический состав выделяемых кожей веществ. Их анализ с помощью алгоритмов машинного обучения позволяет эффективно выявлять пациентов с бессимптомной формой малярии, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Малярия, несмотря на прогресс в методах лечения и диагностики, по-прежнему остается одним из наиболее смертоносных заболеваний. Только в 2016 году в мире было зарегистрировано около 216 миллионов случаев болезни, число погибших от малярии составило 450 тысяч человек. Более 90 процентов всех случаев приходится на регионы Африки южнее Сахары. Люди, живущие там, где регистрируется большое количество случаев заражения малярией, обладают частичным иммунитетом, и поэтому в некоторых случаях малярия может переноситься почти бессимптомно.
Такие бессимптомные случаи представляют собой скрытый резервуар инфекции, что способствует ее распространению из очага на соседние популяции и территории. Однако те методы диагностики малярии, которые существуют сегодня, не подходят для крупномасштабного скрининга, поскольку при микроскопии мазка крови или экспресс-тестах на малярию не удается выявить инфекцию, если плотность паразита в крови низкая. Кроме того, экспресс-тесты оказались нечувствительны к недавно открытому виду генетически видоизмененных Plasmodium spp.
Чтобы найти метод эффективного скрининга, ученые обратили внимание на летучие метаболиты, которые уже использовались в качестве биомаркеров для диагностики других заболеваний — например, туберкулеза. В одной из своих предыдущих работ ученые показали, что запах зараженных плазмодием людей влияет на поведение комаров, которые начинают атаковать их более активно. То же наблюдалось и в экспериментах с лабораторными животными.
Группа под руководством Марка Мешера (Mark C. Mescher) из Института интегративной биологии Швейцарской высшей технической школы Цюриха с 2013 по 2016 год собирали образцы летучих метаболитов кожи более 400 учеников начальных классов (до 12 лет) 41 школы, находящейся в 21 регионе западной Кении. У детей выясняли анамнез, а также спрашивали о симптомах, брали анализы крови и собирали метаболиты в течение одного часа с ноги и руки в области локтя.
В итоге исследователям удалось получить 400 образцов. На основе симптомов и результатов ПЦР крови, точно определяющих диагноз, образцы разделили на несколько групп: неинфицированные, с симптоматической и бессимптомной формами малярии, а также субмикроскопически симптомные и бессимптомные, при ПЦР которых выявился возбудитель, но микроскопия дала отрицательный результат. Летучие образцы анализировали с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии, а результаты обрабатывали методами машинного обучения, чтобы определить предикторы статуса инфекции.
Исследователи определили, что профили летучих компонентов между здоровыми и больными детьми различаются, причем, как «ножной», так и «ручной» (между группами, но не внутри каждой группы). Похожие результаты выявились и при сравнении субмикроскопически симптомных и бессимптомных групп с неинфицированной. Уровень выделения летучих веществ был немного ниже у симптомных больных и показывал иной, менее разнородный профиль, нежели у бессимптомных, что позволило развести эти две группы между собой.
Помимо этого, удалось выделить пять ключевых соединений, разница между которыми среди групп оказалась наиболее достоверной. В нее вошли 4-гидрокси-4-метилпентан-2-пентанон, нонанал, толуол и соединения 31 и 49 (остались неопознанными).
Авторы считают, что эти изменения в профиле кожных летучих метаболитов позволяют использовать их для надежного скрининга инфекции независимо от того, проявились ли симптомы малярии. Обладая высокой чувствительностью и специфичностью, они помогут идентифицировать бессимптомные инфекции даже в тех случаях, когда в крови наблюдается низкая концентрация плазмодиев, и их невозможно обнаружить с помощью микроскопии.
Свой оптимизм в отношении метода исследователи связывают с тем, что несмотря на полевые условия, в которых собирались образцы, их временной (3 года) и территориальный разброс, а также различные виды Plasmodium они получили достоверные результаты. К тому же они сумели выделить ряд ключевых соединений, которые могут стать надежными и неинвазивными биомаркерами.
Кстати, месяцем ранее работу о том, что малярийный плазмодий
сделать человека более привлекательным для комаров, уже опубликовала в том же журнале группа английских, кенийских и нидерландских ученых.
Анна Хоружая
Также на когнитивное снижение повлияли варианты Гена APOE: аллель APOE4 его ускорила, а аллель APOE2 — замедлила
Исследователи из Колумбии и США изучили, как генотип аполипопротеина и годы образования влияют на когнитивные функции при наследственной болезни Альцгеймера. Выяснилось, что у носителей мутации PSEN1 E280A, связанной с семейной болезнью Альцгеймера, когнитивное снижение наступает раньше и развивается быстрее, если у них в то же время есть аллель APOE4, а у таких же носителей, но с аллелью APOE2, это снижение происходит медленнее. Также более медленное снижение когнитивных способностей было характерно для пациентов, которые больше лет жизни потратили на учебу, — и это к тому же ослабляло влияние особенно опасных вариантов APOE. Результаты опубликованы в Nature Communications. При семейной или наследственной болезни Альцгеймера (БА) когнитивный спад наступает рано и за несколько лет прогрессирует до слабоумия. Семейную болезнь Альцгеймера вызывают некоторые мутации, например, мутация E280A в гене мембранного белка пресенелина PSEN1. Еще один ген, влияющий на развитие и течение БА — ген белка аполипопротеина Е (APOE). Разные варианты этого гена связаны с большим или меньшим риском спорадической (ненаследственной) болезни Альцгеймера: аллель APOE4 повышает риск, а аллель APOE2 снижает его. О том, как варианты APOE влияют на развитие семейной БА известно мало. Одно небольшое исследование показало, что деменция у носителей мутации PSEN1 E280A наступает раньше, если у них есть аллель APOE4. Другое исследование не обнаружило влияния APOE4, но выявило, что аллель APOE2 задерживает клиническое начало заболевания примерно на 8 лет. Кроме того, на развитие БА влияют другие факторы: образ жизни, социально-экономические условия и другие показатели здоровья. Стефани Лангелла (Stephanie Langella) из Гарвардской медицинской школы вместе с коллегами из Колумбии и США решила выяснить, как варианты APOE и количество лет учебы влияют на когнитивные показатели пациентов с наследственной БА (исследователи не выделяли отдельно высшее образование или ученую степень, а смотрели именно на число лет, уделенных образованию). Для этого они проанализировали данные 675 носителей мутации E280A и 594 пациентов, у которых этой мутации не было. Носители и неносители мутации были членами одних и тех же семей. Ученые сравнивали баллы пациентов в краткой шкале оценки психического статуса (MMSE), которую используют для диагностики клинических проявлений деменции. Баллы MMSE у носителей и неносителей мутации PSEN1 E280A начинали различаться уже в возрасте 31,5 года — с этого момента когнитивные показатели носителей снижаются намного быстрее. У пациентов с мутацией E280A, у которых также была аллель APOE4 (141 человек), клиническое начало БА было более ранним, а у пациентов с мутацией E280A, но без аллели APOE4 (534 человека) — наоборот, наступало позже. Расхождения начинались в возрасте 44,3 лет — как раз во столько появляются первые признаки болезни Альцгеймера у пациентов с наследственной формой. Другая аллель, APOE2, напротив, была связана с более медленным когнитивным снижением в группе носителей PSEN1 E280A. А вот когнитивные траектории пациентов без мутации E280A были примерно одинаковыми и не зависели в от варианта APOE. Также исследователи обнаружили, что возраст начала клинических проявлений БА у пациентов с мутацией PSEN1 E280A зависел от количества лет, которые они потратили на учебу. Их когнитивные показатели снижались тем медленнее, чем больше они учились, — и это проявлялось особенно сильно у носителей аллели APOE4 и неносителей APOE2. То есть отрицательный эффект аллели APOE4 ослаблялся. Почти то же было и с неносителями мутаций, связанных с БА: более долгая учеба была связана с более высокими баллами MMSE, но здесь варианты APOE роли не играли. Пока не ясно, как именно аллель APOE4, связанная с большим риском, ухудшает течение семейной болезни Альцгеймера, и как другая аллель — APOE2 — от нее защищает. Но, как видно, большая продолжительность учебы снижает дополнительный риск. А иногда от вредного действия мутаций защищают другие мутации. Недавно исследователи обнаружили мутацию, которая отсрочила развитие семейной болезни Альцгеймера у мужчины. Это был редкий вариант гена RELN — H3447R или RELN-COLBOS. Клинические проявления начались у пациента почти на 20 лет позже обычного. Мужчина был не первым счастливчиком: до этого подобный случай был с женщиной, у нее мутация была как раз в гене APOE.